KR20170084932A - 미세유량 조절용 하이브리드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유량 미세조절용 하이브리드 밸브에 관한 것이다. 이는, 유체가 통과하는 유동로를 구비한 바디와; 상기 바디가 제공하는 유동장내에 회전가능 하도록 설치되며, 그 중앙부에 유체를 통과시키는 관통구멍을 가지고, 회전운동에 따라 상기 유동로를 개폐하는 볼과; 상기 볼에 고정되며 바디의 외부로 연장된 스템과; 상기 스템을 축회전 시키는 손잡이와; 상기 볼의 관통구멍을 가로질러 축회전 가능하도록 설치되며 바디의 외부로 연장된 회전축과; 상기 볼의 관통구멍 내부에 위치하며 상기 회전축의 축회전에 따라 작동하여 상기 관통구멍을 개폐하는 디스크와; 상기 바디의 외부에서 회전축을 조작하는 조작핸들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 미세유량 조절용 하이브리드 밸브는, 볼밸브를 구성하는 볼의 내측 유동로에, 버터플라이밸브에서 사용되는 차단용 디스크를 설치하여, 볼밸브와 버터플라이밸브의 장점을 구현할 수 있다.

Description

미세유량 조절용 하이브리드 밸브 { Hybrid valve for micro flow control }

본 발명은 유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼밸브와 버터플라이밸브가 결합된 미세유량 조절용 하이브리드 밸브에 관한 것이다.

각종 유동성 화학약품이나 물 또는 가스 등과 같은 유체를 원하는 장소로 이동시키기 위한 파이프라인에는 다수 다종의 밸브가 설치되기 마련이다. 이러한 밸브는, 통과하는 유체의 유량을 조절하거나 필요에 따라 흐름을 차단하는 등의 기능을 하는 것으로서, 그 용도에 맞추어 최적 설계된 것들로 선택된다.

가령 볼밸브(ball valve)는 고온 고압에 대한 안전성과 신뢰성이 뛰어나고 내구성이 좋다는 특징이 있어, 예컨대 가스배관이나 발전소 등에서의 산업용으로 많이 사용된다.

이러한 볼밸브는, 유체가 그 내부로 통과하는 바디와, 상기 바디의 내부에 설치되며 90도 방향으로 회전 가능하고 유동로가 형성되어 있는 구형 볼과, 바디 외부에서 볼을 회전시키는 손잡이 등의 기본 구성을 가지며, 목적에 따라 상이한 구조적 특징을 갖는 여러 종류가 개발되어 있다.

또한, 버터플라이밸브는, 각종 산업용수, 오일 등의 유체를 이송시키는 관로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 밸브로서, 관로를 이루는 파이프라인에 연결되는 밸브바디와, 상기 밸브바디의 내부에 설치되며 구동축에 의해 회전 하여 관로를 개폐하는 디스크로 구성되어 있다. 상기 구동축은 밸브바디의 외부에 설치되어 있는 개폐작동부로 부터 회전력을 전달받아 축회전하여 디스크를 개폐한다.

이러한 버터플라이밸브는 개폐 작용이 간단하게 이루어지므로 작동이 빠르고, 저압뿐만 아니라 고압의 물이나 증기 또는 기체의 제어에도 널리 이용된다.

한편, 상기 볼밸브는 차단 상태에서 압력의 누설이 거의 없어 실링성능이 뛰어나지만, 유량조절이 쉽지 않다는 단점을 갖는다. 또한, 버터플라이밸브는 상기한 여러 장점들 가지기는 하지만 차단상태에서 압력이나 유체의 누설을 보증할 수 없다는 문제를 갖는다.

이와같이 볼밸브와 버터플라이밸브는 상호 보완적인 특성을 가지고 있지만, 볼밸브와 버터플라이밸브의 장점을 융합시킨 이른바 하이브리드형 밸브는 제안된 바 없다.

국내공개특허공보 제10-2009-0118039호(튜브 단부 버터플라이 계량 및 차단밸브)의 경우, C-형상 또는 반구형 중간부재와, 상기 중간부재의 내측에 설치되는 지지판을 포함하는 구성을 가지며, 버터플라이밸브가 갖는 누수의 문제를 해결하고자 하는 시도를 하고 있지만, 전형적인 볼밸브와 같은 거의 완벽한 누설의 차단을 구현하지는 못하고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 볼밸브를 구성하는 볼의 내측 유동로에, 버터플라이밸브에서 사용되는 차단용 디스크를 설치하여, 볼밸브와 버터플라이밸브의 장점을 융합시킨 미세유량 조절용 하이브리드 밸브를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세유량 조절용 하이브리드 밸브는, 유체가 통과하는 유동로를 구비한 바디와; 상기 바디가 제공하는 유동장내에 회전가능 하도록 설치되며, 그 중앙부에 유체를 통과시키는 관통구멍을 가지고, 회전운동에 따라 상기 유동로를 개폐하는 볼과; 상기 볼에 고정되며 바디의 외부로 연장된 스템과; 상기 스템을 축회전 시키는 손잡이와; 상기 볼의 관통구멍을 가로질러 축회전 가능하도록 설치되며 바디의 외부로 연장된 회전축과; 상기 볼의 관통구멍 내부에 위치하며 상기 회전축의 축회전에 따라 작동하여 상기 관통구멍을 개폐하는 디스크와; 상기 바디의 외부에서 회전축을 조작하는 조작핸들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스템과 회전축은 동축상에 배치되며, 상기 디스크와 볼은 상호 독립적으로 작동하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 미세유량 조절용 하이브리드 밸브는, 볼밸브를 구성하는 볼의 내측 유동로에, 버터플라이밸브에서 사용되는 차단용 디스크를 설치하여, 볼밸브와 버터플라이밸브의 장점을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유량 조절용 하이브리드 밸브의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 상기 도 1에 도시한 미세유량 조절용 하이브리드 밸브내의 볼 및 디스크 조립체를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

기본적으로 본 실시예에 따른 미세유량 조절용 하이브리드 밸브(11)는, 볼밸브의 내부에 구비되는 볼(23)내에 유량 조절용 디스크(27)를 설치하여, 볼밸브와 버터플라이밸브의 장점을 결합시킨 구성을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유량 조절용 하이브리드 밸브(11)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 2는 상기 도 1에 도시한 밸브(11) 내의 볼(23) 및 디스크(27) 조립체를 나타낸 도 1의 - 선 단면도이다.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 미세유량 조절용 하이브라드 밸브(11)는, 유체를 그 내부로 통과시키는 바디(13)와, 상기 바디(13)의 유동로(13a) 내부에 설치되는 볼(23)과, 상기 볼(23)을 회전 가능하도록 지지하는 한 쌍의 볼시트(19)와, 상기 볼(23)의 상부에 형성되어 있는 스템홈(23b)에 끼워져 바디(13) 외부로 연장된 스템(17)과, 상기 스템(17)을 축회전 시키는 손잡이(21)와, 상기 볼(23)의 관통구멍(23a)에 설치되는 디스크(27)와, 상기 디스크(27)를 조작하는 조작핸들(31)을 포함하여 구성된다.

상기 바디(13)는 일정 내경을 가지며, 그 양단부가 외부의 파이프라라인에 연결되어 유체를 그 내부로 통과시킨다. 상기 바디(13)는, 스테인리스강, 합금강, 등으로 제작할 수 있다.

상기 볼(23)은 그 양측부가 볼시트(19)에 의해 지지되는 구형 부재로서 중앙부에 관통구멍(23a)을 갖는다. 상기 관통구멍(23a)은, 바디(13)의 유동로(13a)와 같은 내경을 갖는 유체의 통로이다. 상기 손잡이(21)를 회전시켜 볼(23)을 회전시킴에 따라 관통구멍(23a)의 중심축은 바디(13)의 중심축으로부터 벌어지며 손잡이(21)를 90도 만큼 회전시키면, 관통구멍(23a)의 중심축선은 바디(13)의 중심축과 직교하며 밸브(11)가 차단된다.

도면부호 15는 상기 바디(13)와 나사 결합하는 캡(15)이다. 상기 캡(15)을 바디(13)로부터 분리하여 볼(23)을 빼 낼 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 볼(23)이 제공하는 관통구멍(23a)의 내부에는 회전축(33)이 설치된다. 상기 회전축(33)은 관통구멍(23a)을 지름 방향으로 가로질러 장착된 샤프트로서, 볼(23)에 지지된 상태로 외부로부터 전단된 회전력을 받아 축회전 가능하다.

특히 상기 회전축(33)은 스템(17)과 동일한 중심축선을 갖는다. 스템(17)과 일직선을 이루는 것이다.

또한 상기 디스크(27)는 그 외주면이 관통구멍(23a)의 내주면에 접할 수 있는 사이즈를 가지도록 설계된 부재로서, 상기 회전축(33)을 그 내부에 갖는다. 회전축(33)이 디스크(27)의 지름방향으로 위치하는 것이다.

이에 따라 회전축(33)을 가령 도 2의 화살표 a 방향으로 축회전 시키면 디스크(27)가 회전하며 관통구멍(23a)을 개방 시킬 수 있는 것이다. 회전축을 반대방향으로 회전시켜 관통구멍(23a)을 차단함은 물로이다.

이러한 디스크(27)의 개폐운동은 통상의 버터블라이밸브에서, 디스크가 유동로를 개폐하는 것과 마찬가지인 것이다. 아울러, 상기 디스크(27)의 형상은 경우에 따라 매우 다양하게 변경할 수 있음을 물론이다.

상기 회전축(33)는 바디(13)의 외부로 연장된 상태로 연장단부에 조작핸들(31)을 갖는다. 상기 조작핸들(31)은 사용자가 손으로 잡아 회전하는 손잡이로서 핸들브라켓(31a)을 갖는다. 상기 핸들브라켓(31a)은 조작핸들(31)을 세팅된 위치에 고정시키는 스토퍼의 역할을 한다. 상기한 핸들브라켓(31a)이나 조작핸들(31)은 일반적인 버터플라이밸브에서의 조작핸들과 같은 기능을 한다.

도면부호 29는 유도튜브이다. 상기 유도튜브(29)는 볼(23)과 바디(13)를 관통하여 외부로 연장된 중공파이프로서 상기 회전축(33)을 감싸 보호한다. 상기 회전축(33)은 유도튜브(29)를 통과해 외부로 연장되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 미세유량 조절용 하이브리드 밸브(11)는, 볼밸브와 버터플라이밸브를 적용한 것이니 만큼, 기밀성이 좋고 유량조절도 정확하게 구현할 수 있다.

즉, 볼(23)과 디스크(27)의 회전각도를 동시에 조절함으로써 관통구멍(23a)을 통과하는 유량을 미세하게 조절할 수 있는 것이다.

가령 유체를 통과시키지 않으려면 볼(23)을 90도 각도로 돌려 관통구멍(23a)의 중심축선을 바디의 중심축선과 직교하게 한다. 특히 이 때 상기 디스크(27)도 관통구멍(23a)을 차단한 위치가 되도록 함이 좋다.

이 상태에서 바디(13)를 통해 유체를 통과시키려면 볼(23)을 약간 회전시켜 관통구멍(23a)이 유동로(13a)로 미세하게 열리도록 한다. 이 때 디스크(27)가 관통구멍(23a)을 차단하고 있으므로 유체는 디스크(27)에 막혀 관통구멍(23a)을 통과하지 못한다.

상기 상태에서 조작핸들(31)을 이용해 디스크(27)를 회전시키면 막혀있던 유체가 관통구멍(23a)을 통과해 목적지로 공급되게 된다. 상기 디스크(27)의 개방정도를 조절하여 공급량을 조절할 수 도 있음은 물론이다. 상기 상태에서 공급량을 더욱 늘리려면 볼(23)을 더욱 회전시킨다.

결국 상기한 바와같이 구성된 본 실시예에 따른 하이브리드밸브는, 유체의 공급 유량을 볼(23)과 디스크(27)를 통해 동시에 조절할 수 있으므로 그만큼 공급유량의 미세한 조절이 가능한 것이다.

상기한 본 실시예에 따른 미세유량 조절용 하이브리드 밸브(11)의 작동은 다음과 같이 이루어진다.

일단 차단되어 있던 유체를 통과시키기 위해서는, 상기 손잡이(21)를 조작해 일반적인 볼밸브와 마찬가지로 볼(23)을 회전시킨다. 볼(23)이 회전함에 따라 유동장 내부로 관통구멍(23a)이 나타나기 시작하면, 이어서 상기 조작핸들(31)을 이용해 디스크(27)를 개방한다.

상기 볼(23)와 디스크(27)의 개방정도를 조합하여 통과유량이 결정되었다면, 상기 핸들브라켓(31a)을 이용해 디스크(27)를 그 위치에서 고정시킨다.

유체의 공급을 차단하기 위해서는, 상기 손잡이(21)와 조작핸들(31)을 이용해 볼(23)과 디스크(27)를 반대방향으로 회전시켜 유동로(13a)를 차단한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:밸브 13:바디
13a:유동로
15:캡 17:스템
19:볼시트 21:손잡이
23:볼 23a:관통구멍
23b:스템홈 27:디스크
29:유도튜브 31:조작핸들
31a:핸들브라켓 33:회전축

Claims (2)

1. 유체가 통과하는 유동로(13a)를 구비한 바디(13)와;
   상기 바디(13)가 제공하는 유동장내에 회전가능 하도록 설치되며, 그 중앙부에 유체를 통과시키는 관통구멍(23a)을 가지고, 회전운동에 따라 상기 유동로(13a)를 개폐하는 볼(23)과;
   상기 볼(23)에 고정되며 바디(13)의 외부로 연장된 스템(17)과;
   상기 스템(17)을 축회전 시키는 손잡이(21)와;
   상기 볼(23)의 관통구멍(23a)을 가로질러 축회전 가능하도록 설치되며 바디(13)의 외부로 연장된 회전축(33)과;
   상기 볼(23)의 관통구멍(23a) 내부에 위치하며 상기 회전축(33)의 축회전에 따라 작동하여 상기 관통구멍(23a)을 개폐하는 디스크(27)와;
   상기 바디(13)의 외부에서 회전축(33)을 조작하는 조작핸들(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유량 조절용 하이브리드 밸브.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스템(17)과 회전축(33)은 동축상에 배치되며, 상기 디스크(27)와 볼(23)은 상호 독립적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 미세유량 조절용 하이브리드 밸브.
   

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